Welche Variablen machen die Untersuchung der Darmmikrobiota von Mäusen einzigartig?

  • Das Darmmikrobiota (DM) enthält Billionen von Mikroorganismen (hauptsächlich Bakterien), die im Darmtrakt leben und an entscheidenden Funktionen für Gesundheit und Wohlbefinden beteiligt sind. Es sind jedoch noch weitere Erkenntnisse erforderlich, um vollständig zu erfassen, wie sich das Darmmikrobiota auf die Gesundheit auswirkt.5 Die Untersuchung der Darmmikrobiota von Mäusen ist entscheidend, um die Geheimnisse der Darmgesundheit zu entschlüsseln.  

    Daher werden Studien über das DM von Nagetieren immer wertvoller. Doch je weiter die Forschung voranschreitet, desto mehr stellen die Forscher fest, wie empfindlich das DM ist. So kann beispielsweise die geringste Abweichung in der Tierhaltung das DM erheblich verändern. 

    Welche Variablen sind also für DM-Studien an Nagetiermodellen besonders wichtig?

    Die Haltungspraktiken können eine Variable bei der Untersuchung der Darmmikrobiota von Mäusen darstellen.

    Da das DM extrem empfindlich und komplex ist, können unterschiedliche Haltungspraktiken es immens beeinflussen.3 Käfig, Einstreu und Ernährung können das DM von Mäusen erheblich beeinflussen. 3

    Bild von Comeseeourworld.org

    Die Art des Käfigs kann die Darmmikrobiota der Mäuse beeinflussen: statischer Käfig oder individuell belüfteter Käfig?

    Die Forscher fanden heraus, dass die Art der Käfighaltung das Darmmikrobiota von immundefizienten Mäusen beeinflusste. Sie stellten fest, dass “immundefiziente Mäuse, die entweder in belüfteten Gestellen oder in offenen Käfigen gehalten wurden, subtile Veränderungen in ihrer fäkalen Mikrobiota aufwiesen”.3 Die fäkalen Proben von Wildtyp-Mäusen wurden jedoch durch die Art der Haltung nicht beeinflusst.3

    Obwohl die Kotproben von Wildmäusen keinen Einfluss des Käfigtyps erkennen ließen, fand die Studie “unerwartete, deutliche Unterschiede in der fäkalen Mikrobiota von Wildmäusen, die verschiedenen Haltungsbedingungen ausgesetzt waren”.3 Der Käfigtyp war jedoch nicht die einzige Variable bei dieser Entdeckung. Auch die Art der Einstreu hatte einen Einfluss.3

    Die Art der Einstreu spielt eine Rolle.

    Die Unterschiede in der fäkalen Mikrobiota “hingen von der Interaktion zweier Variablen ab, der Käfigbelüftung und der Einstreu”.3 Die Forscher vermuten, dass eine mögliche Erklärung für den Einfluss der Einstreu auf das Mikrobiom das “Vorhandensein einer unbekannten aromatischen oder flüchtigen Verbindung in der Espeneinstreu ist, die aus belüfteten Mikroisolatorkäfigen entfernt wird, aber in statischen Käfigen verbleibt”.4

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    Des Weiteren deuten Studien auf “biologisch relevante Unterschiede hin, wobei Hartholz- und Maiskolbeneinstreu im Vergleich zu Papiereinstreu signifikant höhere LPS-Konzentrationen aufweisen”.3 Außerdem enthalten Maiskolben-, Hartholz- und Papiereinstreu unterschiedliche Coliformen.3 Diese Unterschiede könnten die unterschiedlichen Ergebnisse von Mäusen erklären, die mit zusätzlicher Einstreu gehalten wurden, doch sind weitere Untersuchungen erforderlich.3

    Die Dichte der Unterbringung beeinflusst die Darmmikrobiota von Mäusen.

    Die meisten Forschungsarbeiten zur Unterbringungsdichte zielen darauf hin, die Beziehung zwischen der Unterbringungsdichte und dem psychologischen Wohlbefinden und der Gesundheit von Nagetiermodellen zu verstehen.1 Zum Beispiel: “Zahlreiche Studien haben die Auswirkungen der Unterbringungsdichte, der Häufigkeit des Käfigwechsels, des Käfigsystems, der Belüftung und anderer Haltungsvariablen unter dem Gesichtspunkt des Wohlbefindens der Tiere untersucht, aber nur sehr wenige haben den Einfluss dieser Variablen auf die Zusammensetzung des DM untersucht.3

    Da jedoch die Nachfrage nach DM-Studien steigt, sind weitere Untersuchungen notwendig, um die Auswirkungen der Unterbringungsdichte auf die Darmmikrobiota zu verstehen.1 Laut einer aktuellen Studie ist die Unterbringungsdichte eine kritische Variable in Studien zur Darmmikrobiota.1 Die Studien zeigen, dass eine Verringerung der Unterbringungsdichte auf zwei Mäuse pro Käfig die Fähigkeit erhöht, die Auswirkungen der Behandlung auf die Mikrobiota zu erkennen.

    Der Einsatz von antimikrobiellen Mitteln kann das DM der Mäuse verändern.

    Antibiotika haben auch einen Einfluss auf die Darmmikrobiota von Mäusen.4 Häufig erhalten Tiere, die in der Forschung eingesetzt werden, medizinische Versorgung, einschließlich Antibiotika “über kurze Zeiträume zur Behandlung von Erkrankungen wie Dermatitis, Wunden aus Kämpfen und mutmaßlichen bakteriellen Krankheitserregern unbekannter Ätiologie”.4

    Studien, die sich mit den Auswirkungen von Antibiotika auf die Darmmikrobiota von Mäusen befassen, zeigen, dass Antibiotika “tief greifende und dauerhafte Auswirkungen auf die Darmmikrobiota und möglicherweise auf den Phänotyp des Modells haben können”.4 Insgesamt hängt der Einfluss von Antibiotika auf den Phänotyp von Nagetiermodellen von vielen Faktoren ab, “darunter die Dauer der Exposition, die Formulierung, die Ansäuerung des Trinkwassers der Nager und sogar die Genetik des Wirts”.4

    Die Auswirkungen der Ernährung auf die Zusammensetzung der Darmmikrobiota von Mäusen.

    Viele Faktoren können die Darmmikrobiota beeinflussen, aber natürlich hat vor allem die Ernährung einen Einfluss darauf. Beispielsweise zeigen einige Studien “die Bedeutung der Ernährung als ungünstiger Faktor für die Zusammensetzung der Darmmikrobiota”.5 Dennoch sind weitere Forschungen notwendig, um die Auswirkungen der Ernährung auf die Darmmikrobiota von Mäusen vollständig zu verstehen.

    Weitere Informationen über die Auswirkungen der Ernährung auf Nagetiermodelle finden Sie in unserem Webinar Minimizing Dosing Stress During the Pre- and Post-Operative Period. Oder lesen Sie unseren Blog 3 Amazing Benefits of Low-Stress Dosing for Post-Op Rodents.

    Referenzen

    1. Russell, Amber, et al. “Reduced Housing Density Improves Statistical Power of Murine Gut Microbiota Studies.” Cell Reports, vol. 39, no. 6, 2022, p. 110783., https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110783. 
    2.  Shreiner, Andrew B., et al. “The Gut Microbiome in Health and in Disease.” Current Opinion in Gastroenterology, vol. 31, no. 1, 2015, pp. 69–75., https://doi.org/10.1097/mog.0000000000000139. 
    3.  Ericsson, Aaron C., et al. “The Influence of Caging, Bedding, and Diet on the Composition of the Microbiota in Different Regions of the Mouse Gut.” Scientific Reports, vol. 8, no. 1, 2018, https://doi.org/10.1038/s41598-018-21986-7. 
    4.  Korte, Scott W., et al. “Acute and Long-Term Effects of Antibiotics Commonly Used in Laboratory Animal Medicine on the Fecal Microbiota.” Veterinary Research, vol. 51, no. 1, 2020, https://doi.org/10.1186/s13567-020-00839-0. 
    5.  Mullin, Gerard E. “Article Commentary: High-Fat Diet Determines the Composition of the Murine Gut Microbiome Independently of Obesity.” Nutrition in Clinical Practice, vol. 25, no. 3, 2010, pp. 310–311., https://doi.org/10.1177/0884533610368714.
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